什麼是相位?如何更加形象直觀地理解相位?

時間 2021-06-01 11:07:14

1樓:

若乙個波有週期性,即以某個週期T沿時間軸傳播,波其實就是某個固定形狀的重複,這個形狀可以稱為波的基本迴圈單元,簡稱基元。波在傳播中某時刻的位置處於乙個整基元中的位置(狀態),就是它此時的相位,而初相就是波在初始時刻處於乙個基元的哪個位置,這樣的話,波的傳播過程,就它從它開始的位置開始,不斷地隨時間變化完成乙個個完整基元的過程

2樓:王夢蝶

有哪些學科交叉的知識,卻在兩個學科中有不同的解釋或相關問題有不同的答案?你又是怎麼處理的?www

可以看到相位這個定義在不同領域還不完全一樣

其他答案都提到了,相位發生在週期性的運動之中。相位最直接的理解是角度。這個角度存在於勻速圓周運動之中。

根據傅利葉變換,任何乙個週期性運動都可以分解為一系列簡諧運動的合成。最簡單的簡諧運動就是彈簧振子:乙個彈簧連線乙個小球的往復運動。

為了描述這個運動,我們可以把它模擬為乙個逆時針的勻速圓周運動的水平分量。

例如:乙個質點1在A到G之間做簡諧運動,而另乙個質點2在它下方做逆時針的勻速圓周運動, 當質點1從右側振幅點A運動到左側振幅點G(上圖左),然後又從G回到A(上圖右),從而完成一次全振動時,質點2恰好也剛好從圓的右端A』開始逆時針完成了一次圓周運動。不僅如此,如果每時每刻質點1和2都在一條豎直線上。

我們就稱質點1的簡諧運動是質點2勻速圓周運動的投影。

實際上這種做法的確是可以的,我們略去中間的證明過程,而是仔細說一下這種方法對相位的理解。

假設某個時刻, 簡諧運動的物體位於P點,對應勻速圓周運動上的小球位於圖中P』點,它與圓心的連線OP』與水平向右方向夾角為θ,那麼這個θ就稱為相位角或相位。

相位角會隨著時間而發生變化。如果最初 t=0時θ=φ ,那麼φ就稱為初相位。隨著P'點以角速度 ω 旋轉,相位角會變為 θ=ωt+φ 。

這樣,物體P'的水平座標就可以求出來了, x=Acos(ωt+φ), 這也就是做簡諧運動的質點P點的位移隨時間的變化規律。

通過這個例子可以說明:簡諧運動的相位是模擬了勻速圓周運動時的乙個角度。這個角度隨時間發生變化。

物體的相位每變化2π,表示勻速圓周運動完成了一周,於是物體的振動也完成了乙個週期。知道了相位,就可以確定這個物體此刻在振動中的位置;知道了兩質點的相位差,就知道了兩個質點運動時的步調關係。

綜上,相位是將運動模擬勻速圓周運動時的乙個角度。

3樓:

相位其實是指乙個瞬時狀態。振幅是指振動的最大幅度。

咱們舉個人跑步的例子,我們簡單看成週期性運動,擺臂的最大幅度,就是振幅(振動的最大幅度)。而相位是針對某乙個瞬時(瞬間的時刻),手臂所在的位置。為了更好的描述手臂在瞬間所在的位置(比如,手臂一次擺動需要0.

5秒,假設從手臂在最高的位置開始擺,那麼0.25s就可以擺到另外一側的最大高度,那麼0.1s擺到多大呢?

當然你可以用它的物理量,比如時刻+週期的方式進行量化),人們引入了相位的概念。當然相位可以跟很多物理量進行相互推導,轉化。比如,在某一相位時,它對應的時刻。

更廣義的講,任何有規律的事物都可以用振幅、相位類似的概念描述。比如人生起起伏伏,起伏的最大幅度可以看成振幅,人生某一時刻距離人生尖峰和低谷之間的距離,可以用相位描述。所以,問問你自己:

你想要人生振幅大一點嗎?週期大一點嗎?現在的位置是處於哪乙個「相位」點?

還是我的人生起伏伏伏伏,還是起起起起起起?還是一直單調遞增,週期比較好。

當然,很多哲理也是可以用振幅、相位描述,比如居安思危。其實就是現在你處於乙個你認為高光的時刻(相位),但是人生是起伏的(週期振動),所以你小心,你下乙個時刻可能就不是很好了(下乙個相位也許是在谷底)。呸呸呸,祝大家都在人生巔峰(當然這是乙個美好的祝願,客觀之中不存在,因為那樣其實表示人生是乙個水平線,沒有起伏,沒有週期,或者認為無限週期,無限起伏,只是被均勻化,磨平了,就像你直接探測探測不到光的瞬間相位一樣,因為太快了。

)。額,sorry,想物理想多了,就上公升到了偽哲學,腦子可能瓦塔了。好像,你沒有問這個。但是你可能明白了,嘿嘿嘿

4樓:楚韓世家

相位:「相」 的「位」。

相,一種實在的守恆的東西的部分,比如月相,就是月亮處在不同的位置,呈現出來的相。相位合起來就是某種實在的東西在週期性的變化過程中呈現出來的整體的某部分。比如橫看成嶺側成峰,遠近高低各不同。

不識廬山真面目,只緣身在此山中。描述的就是站在不同的位置看廬山時,得到的廬山的各個週期性變化的部分,而這些各個不同部分其實都是廬山。進而科學上引申為某種守恆的東西在隨某種變化的過程中呈現出的一種週期性的部分的過程。

5樓:Ronaldo

其實如果形象理解,就把相位想象成鐘錶的機械時針指向就可以了。這和軍事術語中的「點鐘方向」有點類似。

時針勻速地周而復始地轉動,就可以看成輸出的訊號是三角函式(假設時針長度是振幅,角速度是π/1800)。

6樓:Godthrone

想象一下海浪,從高到低,再到高,不停的迴圈。每個迴圈裡面的位置就是相位,可以用鐘錶的數字表示,比如最開始是0,中間最低是6,轉一圈又回去了,周而復始。這個只是方便想象,結合定義就好理解了。

7樓:李永樂老師

大家都提到了,相位發生在週期性的運動之中。相位最直接的理解是角度。這個角度存在於勻速圓周運動之中。

根據傅利葉變換,任何乙個週期性運動都可以分解為一系列簡諧運動的合成。最簡單的簡諧運動就是彈簧振子:乙個彈簧連線乙個小球的往復運動。

為了描述這個運動,我們可以把它模擬為乙個逆時針的勻速圓周運動的水平分量。

例如:乙個質點1在A到G之間做簡諧運動,而另乙個質點2在它下方做逆時針的勻速圓周運動, 當質點1從右側振幅點A運動到左側振幅點G(上圖左),然後又從G回到A(上圖右),從而完成一次全振動時,質點2恰好也剛好從圓的右端A』開始逆時針完成了一次圓周運動。不僅如此,如果每時每刻質點1和2都在一條豎直線上。

我們就稱質點1的簡諧運動是質點2勻速圓周運動的投影。

實際上這種做法的確是可以的,我們略去中間的證明過程,而是仔細說一下這種方法對相位的理解。

假設某個時刻, 簡諧運動的物體位於P點,對應勻速圓周運動上的小球位於圖中P』點,它與圓心的連線OP』與水平向右方向夾角為θ,那麼這個θ就稱為相位角或相位。

相位角會隨著時間而發生變化。如果最初 t=0時θ=φ ,那麼φ就稱為初相位。隨著P'點以角速度 ω 旋轉,相位角會變為 θ=ωt+φ 。

這樣,物體P'的水平座標就可以求出來了, x=Acos(ωt+φ), 這也就是做簡諧運動的質點P點的位移隨時間的變化規律。

通過這個例子可以說明:簡諧運動的相位是模擬了勻速圓周運動時的乙個角度。這個角度隨時間發生變化。

物體的相位每變化2π,表示勻速圓周運動完成了一周,於是物體的振動也完成了乙個週期。知道了相位,就可以確定這個物體此刻在振動中的位置;知道了兩質點的相位差,就知道了兩個質點運動時的步調關係。

綜上,相位是將運動模擬勻速圓周運動時的乙個角度。

8樓:黃昏飲馬

1、一質點在圓周上逆時針做勻速圓周運動,問質點的軌跡是什麼?

答:圓周。

2、質點執行一周之後,開始週期性的重複此運動,如何才能看清該質點的歷史運動軌跡?

答:把歷史軌跡平鋪到時間軸上,也就是把一次次重複的圓用時間拉開。好了,現在得到什麼軌跡?正是正弦函式。

相位,對質點運動照相,得到該質點該時刻的「相」。這就是相位。回到三角函式也即圓函式,如何描述質點圓周運動時某一時刻的位置?答對它照相,也就是它的相位即可表示。

夠直觀嗎?

9樓:勿語務行

不妨以月亮的陰晴圓缺(月相)來直觀地理解相位這個概念。科學與工程中的大多數概念皆源於生活,各個工程領域的相位概念都可以通過模擬於月相來理解。掌握此法,便可將知識活學活用。

10樓:馬晨

這個屬於用熟了自然就懂了的概念,對於希望形象理解的題主,我暫且把知識背景定為高中,不知是否合適?

相位存在於週期性現象的描述中,類似於振動,交流電,波動等等。在這些現象中,三角函式、特別是正余弦函式扮演著重要角色。這兩種函式的影象是易於想象的波浪狀,其橫軸x可以看成某種位置;又因為週期性的關係,需要給這種位置乙個特殊的名字,叫做相位。

總的來說,可以把相位想象成橫座標,只不過這個橫座標是和正弦函式繫結的。

我們經常用到的是相位差,因為作為位置,初始點總可以任意選。這個概念之所以重要,是因為我們經常想把幾個正弦函式加起來,比如和聲或者感測器的電訊號處理,這時候如果正弦函式有相位差,結果會非常不同。現在我們拿兩個正弦函式,他們是同頻率的,分別與兩個橫座標繫結。

直接加起來,我們會得到乙個增強幅度的正弦函式,但如果把其中乙個的橫座標移動一下,就會發現幅度增強變小了,甚至可以互相抵消而消失。

前面說過,相位是存在於週期性現象中的,所以也可以用其他辦法來想象,比如對於時鐘,相位就是時針的位置,而北京時間和倫敦時間就有乙個固定的相位差;或者大姨媽,(理想狀態下)相當於週期性的脈衝,相位就是日子,而小紅和小花就有乙個(可能)固定的相位差。

以上,相位能挖掘的東西不多,用多了就熟了,不必太在意。

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